溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。     

重金属污染对土壤微生物生态的影响

土壤重金属污染面积大,波及范围广,是一个全球性的环境问题。重金属的大量积累会降低土壤中微生物的生物量和活性,甚至会影响微生物群落的结构和多样性。土壤微生物由于其高灵敏度和及时对环境因素作出变化而越来越多地被用作监控土壤质量的生物指标。现主要针对土壤中重金属污染在土壤微生物活性、生物量、微生物群落结构等方面的影响进行综述。结合现有研究因素综合考虑,对微生物生态学研究指标在重金属土壤修复领域进行展望,为重金属污染土壤研究提供更为全面的质量评价和有效指标。     

重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展

综述了国内外在重金属污染土壤植物-微生物联合修复领域的研究报道,总结了近5年的研究实例。植物-微生物联合修复体系具有生物固定与生物去除土壤重金属的两种功能,根际微生物可以菌根、内生菌等方式与根系形成联合体,通过增强植物抗性和优化根际环境,促进根系发展,增强植物吸收和向上转运重金属的能力。建立植物-微生物联合修复体系,可充分发挥植物与微生物作用功能的优势,提高污染土壤的修复效率。增强植物修复体系中微生物功能的重点是深入研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选扩繁高效菌种与菌群。     

土壤重金属生物毒性研究进展

世界范围内土壤重金属污染不断加重,由污染所带来的问题以及如何治理污染已经受到人们越来越多的关注.土壤重金属将对土壤生物产生影响,而土壤生物在重金属的胁迫下也会产生不同的响应.综述了国内外近年来土壤重金属生物毒性的研究进展,介绍了土壤重金属污染对陆地生态系统中植物、动物和微生物生长的影响;土壤重金属生物毒性的影响因素;土壤重金属生物毒性的研究方法;土壤重金属生物毒性的预测模型,最后提出了问题和展望.     

藏中矿区重金属污染土壤的微生物活性变化

微生物几乎参与土壤中的一切生物及生物化学反应,土壤微生物活性可较敏感地反映土壤中生化反应的方向和强度,是探讨重金属污染生态效应的有效途径之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤酶活性、基础呼吸、代谢商(qCO2)和可矿化N的影响。结果表明,矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,使得土壤酶活性、可矿化N受到抑制,基础呼吸和qCO2则受到刺激。逐步多元回归分析表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染条件下,矿区土壤重金属复合污染对土壤微生物活性的影响是复杂的;主成分分析表明,土壤总体微生物活性指标能较好地反映拉屋矿区土壤重金属复合污染状况,可作为藏中矿区土壤环境质量评价及量化分类的有效指标。     

解磷微生物修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染问题日益严重,具有普遍性、隐蔽性、表聚性、不可逆性等特点,已经成为环境污染治理中的热点、难点问题。解磷微生物能够依靠自身的代谢产物或通过与其他生物的协同作用,将土壤中的难溶性磷转化为可供植物吸收利用的磷,具有多重植物促生长功能和重金属解毒能力,可在重金属毒害水平下,促进植物生长、提高植物抗病能力、克服重金属对植物生长的不利影响,从而增强重金属修复植物的生存竞争力。从解磷微生物的研究现状入手,介绍了解磷微生物对土壤重金属污染的修复能力,综述了解磷微生物对土壤重金属污染修复的作用机制,分析了目前解磷微生物在重金属修复过程中存在的问题,并提出了今后研究的方向,为重金属污染土壤的修复提供了新思路。     

AM真菌对重金属污染土壤生物修复的应用与机理

土壤重金属污染威胁人类健康和整个生态系统,而高效、低耗、安全的生物修复技术显示出了极大的应用潜力,特别是利用植物-微生物共生体增强生物修复效应的应用.丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌是一类广泛分布于土壤生态系统中的有益微生物,能与90％以上的陆生高等植物形成共生体.研究发现,AM真菌能够增强宿主植物对土壤中重金属胁迫的耐受性.当前,利用AM真菌开展重金属污染土壤的生物修复已经引起环境学家和生态学家的广泛关注.基于此,围绕AM真菌在重金属污染土壤生物修复作用中的最新研究进展,从物理性防御体系的形成、对植物生理代谢的调控、生化拮抗物质的产生、基因表达的调控等角度探究AM真菌在重金属污染土壤生物修复中的作用机理,以期为利用AM真菌开展重金属污染的生物修复提供理论依据,并对本领域未来的发展和应用前景进行了展望.     

土壤重金属污染的微生物生态效应研究进展

对近年来土壤重金属污染微生物生态效应的研究进展进行了归纳总结,主要从微生物群落特性和微生物生理、生化参数等几个方面进行了阐述。重金属污染土壤后,尤其是高浓度的重金属污染对微生物生物量和群落结构都有破坏作用,但由于微生物群落结构的复杂性和研究方法的片面性,一直是研究的热点和难点,开发更加简便、直接的方法将是对这方面研究的突破。同时,微生物的生理、生化参数是从另一侧面反映重金属污染对微生物的影响,它是对微生物群落特性研究的有利补充,所以不同方法的合理选择和搭配是实验取得预期结果的关键因素之一。     

长期重金属胁迫对农田土壤微生物生物量、活性和种群的影响

调查了沈阳张士灌区长期污水灌溉造成的原位农田土壤重金属污染状况,从土壤微生物生物量、微生物活性和微生物种群数量的角度评价了长期重金属污染对农田土壤生态系统的影响.结果表明,张士灌区土壤存在严重的Cd污染,土壤Cd含量达1.75～3.89 mg·kg ^-1,部分区域还伴有Cu、Zn复合污染.在目前污染程度下,土壤微生物生物量碳(C_mic)、微生物商(qM)、土壤脱氢酶活性以及自生固氮菌数量随土壤重金属含量增加呈下降趋势,代谢商(qCO₂)随土壤重金属含量增加显著升高,而底物诱导呼吸强度(SIR)、纤维素酶活性以及细菌、放线菌和真菌数量无明显变化.相关性分析表明,土壤Cd含量变化是影响微生物参数变化的主要因素,在微生物参数中微生物商和代谢商对重金属污染最敏感.     

铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响

研究了陕西省铜川煤矿矿区的重金属污染状况以及不同程度的重金属污染对土壤微生物代谢、微生物群落功能以及土壤酶活性的影响.结果表明： 铜川矿区土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb全量及有效量均显著高于非矿区土壤,其中Cd污染最为严重.采用Biolog方法结合主成分分析和聚类分析发现,随着污染程度的增加,不同土壤微生物群落间的代谢特征发生显著变化,而且这种变化主要体现在糖类和氨基酸类碳源的利用差异.在轻度、中度污染情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出激活效应;而在重度污染的情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出抑制效应.随着污染程度的增加,脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性均呈现降低的趋势,矿区土壤脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别是非矿区土壤中相应酶活性的50.5%～65.1%、19.1%～57.1%、87.2%～97.5%、77.3%～86.0%;蔗糖酶和纤维素酶在中等污染程度以下的土壤中表现为激活效应,而在重度污染的土壤中表现为抑制效应.     

微生物固定化及其在环境污染治理中的应用研究进展

微生物固定化技术广泛应用于食品、轻化以及环保领域,其具有微生物密度高、生物活性好、环境适应性强、可反复利用等优点。本文对微生物固定化技术进行了概述,并通过典型案例重点阐释了其在水、土和大气等环境污染治理领域的应用进展。在水环境中,固定化载体可为不同类型微生物提供生存微环境和各自所需的生态位,提高了系统负荷和处理效能;在土壤环境中,其重要作用在于提高土壤中污染物的生物有效性,从而提升微生物修复效果;空气污染治理领域则更注重载体的机械强度及气液传质能力的提高。本文比较总结了微生物固定化技术在不同环境治理领域中的应用特点和优势,以期为今后的环境污染治理提供一定的参考。     

土壤微生物的分离、提取与纯化研究进展

综合评述了土壤微生物提取与纯化研究的最新进展及存在的主要问题。土壤微生物的分离提取过程一般分为土壤分散、提取与纯化3个步骤。采用过滤、离心和淘选3种方法可以成功地分离提取大部分土壤细菌;但土壤真菌的提取则相对较为困难,目前可采用的方法有旋转框技术、液相提取与滤膜检测、以及低速离心技术,这些方法可提取出部分真菌菌丝。两相分离技术可用以提取的土壤微生物进行纯化。     

重度火烧迹地微地形对土壤微生物特性的影响——以坡度和坡向为例

通过对大兴安岭重度火烧迹地不同坡度和坡向的土壤微生物群落进行调查研究,旨在揭示重度火烧迹地过火6a后森林恢复过程土壤微生物群落的变化规律与影响因素.研究结果表明:平地土壤微生物生物量碳含量(MBC)和土壤微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)均高于坡地,其中MBC/MBN达到差异极显著水平.平地土壤微生物的代谢活性AWCD值、对31种4类碳源(糖类、脂类、氨基酸、代谢物)的利用能力和Shannon-Winner多样性指数(H')均极显著低于坡地.西坡土壤微生物AWCD值和H'高于南坡,但AWCD和H'与土壤养分、pH值、EC无显著相关关系,说明坡向可能与土壤微生物代谢活性和多样性的关系并不密切,反映了两坡向土壤微生物群落结构的相似性.坡度由于影响了土壤养分和水分条件,进而影响了土壤微生物的生物量、群落结构、物种多样性和碳源利用能力.火烧迹地恢复初期平地土壤微生物量碳高于坡地,西坡高于南坡;恢复6a后,土壤微生物量碳的差异己不显著,但土壤微生物群落结构、物种多样性以及代谢特性仍具有显著差异,这可能与地形坡度仍然显著影响土壤水分含量的因素有关.     

污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性测定方法

土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量.为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等.回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法.     

多环芳烃污染土壤微生物修复研究进展

多环芳烃是我国土壤环境质量标准中要求严格管控的一类持久性有机污染物,利用微生物技术修复有机污染土壤具有绿色、经济等突出特点,应用前景广泛。目前多学科的协同发展和新技术的研究应用,为多环芳烃土壤微生物转化机制与污染生态过程等方面带来了新的认识,同时对修复技术的实际应用与调控提供了新的思考方向。本文以多环芳烃污染土壤微生物修复为主体,从污染土壤微生物修复应用技术、多环芳烃微生物降解特征、土壤体系污染物归趋规律与微生物作用及土壤污染微生物群落响应与研究技术等方面进行综合评述,并针对现存应用技术瓶颈和理论空白作进一步思考和展望。     

不同灌溉方式下3种土壤微生物活性测定方法比较

探究不同灌溉方式下土壤微生物活性,对维持土壤稳定和提高水资源利用效率具有重要意义。以沈阳农业大学长期定位灌溉试验基地为平台,采用土壤酶活性、土壤呼吸和微量热法,研究节水灌溉组覆膜滴灌、渗灌及对照组沟灌下的土壤微生物活性并比较3种微生物活性测定方法。结果表明:不同灌溉方式下土壤脲酶、转化酶、脱氢酶活性无显著差异,土壤呼吸在3个主要生长季也没有明显变化规律;而微量热法得到的热功率时间曲线呈现了典型的微生物生长特征趋势,覆膜滴灌的生长速率较大,且与沟灌的总热量、最大热功率相差不大。因此,从可持续农业观点出发,覆膜滴灌是保证土壤微生物活性较高的一种节水灌溉方式;微量热法也为传统方法下不易检测的微生物活性提供了新思路。     

固定化微生物技术修复多氯联苯污染土壤的应用前景

多氯联苯(PCBs)是一类持久性有机污染物,生物危害性极大,流入环境后易被土壤颗粒吸附而长期蓄积在土壤中.运用生物技术修复PCBs污染土壤一直是国内外学者研究的热点.其中固定化微生物技术因其独特的优势而具备了较高的开发与应用价值.本文简要评述了当前PCBs污染土壤的主要修复技术,并通过分析固定化微生物技术的特点及其在有机污染土壤修复方面的研究进展,论述了运用该技术修复PCBs污染土壤的可行性以及所面临的关键科学问题.     

Numerical Simulation of Plant–microbial Remediation for Petroleum-polluted Soil

This paper presents a numerical analysis of the migration and transformation mechanism of petroleum hydrocarbons (PHs) pollutants in soil. The mathematical model of the solute migration and plant–microbial remediation for PH polluted soil was established. The model was verified by field experimental data. Then, the software Hydrus-1D was employed to simulate the processes of diffusion, adsorption, desorption, microbial degradation, and plant adsorption of PHs in the soil–water system. The process of plant–microbial remediation for PH-contaminated soil was also simulated. The space-time change of PHs in soil was obtained, and the fate and remediation efficiency of PHs in soil were revealed in different remediation conditions. The results indicated that the Hydrus-1D model can adequately simulate the process of plant–microbial remediation. Plant–microbial remediation appears to be more efficient than the application of bacteria or Suaeda salsa. The majority of PH pollutants are degraded in the upper soil levels. For long-chain petro-alkane-contaminated soil, plant–microbial remediation is a more efficient method. A suitable moisture level in soil is important for improving the bioremediation effect of plant–microbial remediation technology.     

中原石油污染土壤原位微生物生态修复技术的应用

利用优化原位土著微生物菌群辅以物理和化学相结合的生态修复技术, 进行了河南中原油田石油残留污染土壤的野外修复应用研究。修复结果显示, 土壤中残留石油含量平均在2 898.25 mg/kg时, 经过99 d微生物生态修复技术的实施, 土壤中石油含量降解可达99%以上, 为油田区土壤石油残留污染的修复提供了技术方法和推广应用的可行性研究。     

接种泡囊假单胞菌对土壤生物性质及A. corsicum吸收Ni的影响

采用室内模拟试验方法,研究了在水稻土、元江土和墨江土中添加泡囊假单胞菌（Pseulormanas vesicularis）后土壤中微生物种群数量、土壤酶活性和镍超积累植物Alyssum corsicum对土壤镍的富集效果.土壤接种泡囊假单胞菌70d后,水稻土中DTPA提取态镍较对照土中的明显减少、元江土和墨江土中的有所减少;土壤中细菌、真菌和放线菌数量增加,5种土壤酶活性提高.试验结果表明,水稻土、元江土、墨江土添加泡囊假单菌后植物地上部生物量较对照分别增加了29%、309%和43%,进而提高了A.corsicum自土壤中富集镍的效率：水稻土中增加54%,元江土中增加306%,墨江土中增加32%.泡囊假单胞菌这一新用途的发现,可为植物修复微生物制剂和基因工程菌的开发提供本土的微生物的菌种资源.